JPH06296689A - 蠕動式輸液ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要最小な一定の力で各フィンガを駆動可能
な蠕動式輸液ポンプを提供する。 【構成】 偏心カムＣ₁〜Ｃ₈はシャフト２に４５度ずつ
位置をずらして取り付けられる。フィンガＦ₁〜Ｆ₈は偏
心カムＣ₁〜Ｃ₈の回転に連れて前進後退を行う。圧縮ス
プリングＳ₁〜Ｓ₅は、パッキングプレート５１を押して
フィンガＦ₁〜Ｆ₈からの力を受ける。パッキングプレー
ト５１の押圧面５２の中央部には窪みを形成して、パッ
キングプレート５１の押圧面５２と各フィンガＦ₁〜Ｆ₈
の先端との間に配設された輸液チューブを介して押圧面
５２を各フィンガＦ₁〜Ｆ₈が押す際に、夫々のフィンガ
Ｆ₁〜Ｆ₈に加わる力を低く一定にする。こうすることに
よって、必要最小な一定の力で各フィンガＦ₁〜Ｆ₈を駆
動可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、点滴装置等の静脈注
入を行う装置の駆動源として用いられる蠕動式輸液ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような蠕動式輸液ポンプとし
ては、図８に示すようなものがある。但し、図８(a)は
横断面図であり、図８(b)は縦断面図である。図８にお
いて、１はステッピングングモータ、２はステッピング
ングモータ１によって回転されるシャフト、Ｃ₁〜Ｃ₈は
シャフト２に取り付け位置を所定角度ずつずらして取り
付けられた偏心カム、Ｆ₁〜Ｆ₈は第１偏心カムＣ₁〜第
８偏心カムＣ₈の夫々に追従可能に取り付けられたフィ
ンガである。

【０００３】また、３は第１フィンガＦ₁〜第８フィン
ガＦ₈の先端に対向して配置されたパッキングプレー
ト、Ｓ₁〜Ｓ₅はパッキングプレート３を押す圧縮スプリ
ング、４はフィンガＦ₁〜Ｆ₈とパッキングプレート３の
先端との間に配置された点滴用の輸液チューブである。
さらに、５はステッピングングモータ１,シャフト２,偏
心カムＣ₁〜Ｃ₈およびフィンガＦ₁〜Ｆ₈を支持案内して
いる駆動部のハウジング、６はパッキングプレート３お
よび圧縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅を支持している駆動部の
扉、７は圧縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅をパッキングプレート
３に押し付けるために扉６に取り付けられたプレートで
ある。

【０００４】上記構成の蠕動式輸液ポンプは次のように
動作する。図９は、上記第１偏心カムＣ₁および第１フ
ィンガＦ₁から成る１組の偏心カムＣとフィンガＦの動
作を示す。ステッピングングモータ１が回転するとシャ
フト２が回転し、シャフト２に取り付けられた第１偏心
カムＣ₁が回転する。第１偏心カムＣ₁が第１フィンガＦ
₁のカム穴内で回転すると、第１フィンガＦ₁はシャフト
２に垂直方向にパッキングプレート３に向かって前進と
後退とを繰り返す。その結果、輸液チューブ４が第１フ
ィンガＦ₁の先端によって閉塞(図９(b))されたり開放
(図９(d))されたりする。

【０００５】そして、図１０に示すように、第１偏心カ
ムＣ₁〜第８偏心カムＣ₈は、取り付け位置を４５度ずつ
ずらしてシャフト２に取り付けられている。したがっ
て、シャフト２が１回転すると、最上の第１フィンガＦ
₁から最下の第８フィンガＦ₈まで順次輸液チューブ４を
閉塞/開放することになる。その結果、図１１(a)〜図１
１(h)に示すように、輸液チューブ４が上から下に向か
って順に閉塞/開放されて、輸液チューブ４内の斜線に
示した領域の輸液を下方に向かって押し絞り出すのであ
る。

【０００６】上述のような蠕動式輸液ポンプにおいて
は、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈が輸液チューブ４を介してパッ
キングプレート３を押す際に加わる力に各フィンガＦ₁
〜Ｆ₈間で差が生ずる。図１３は図１２に示す蠕動式輸
液ポンプの力学系を示したものである。パッキングプレ
ート３が各フィンガＦ₁〜Ｆ₈から力を受けていない場合
に扉６によって支えられているパッキングプレート３の
両端位置をＡ,Ｂとし、パッキングプレート３の両端間
の長さをｂ(＝Ｂ−Ａ)とする。また、上記パッキングプ
レート３の最下端Ａから各圧縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅まで
の距離をｙ₁〜ｙ₅(以下、ｙ_iと総称する)、各フィンガ
Ｆ₁〜Ｆ₈がパッキングプレート３に接触してから押し切
るまでの移動量をｘ、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈に押されたパ
ッキングプレート３の移動による各圧縮スプリングＳ₁
〜Ｓ₅の変位量をｘ₁〜ｘ₅(以下、ｘ_iと総称する)、各圧
縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅のバネ定数をｋ(＝ｋ₁〜ｋ₅)とす
る。

【０００７】さらに、上記パッキングプレート３の最下
端Ａから各フィンガＦ₁〜Ｆ₈までの距離をｌ₁〜ｌ₈(以
下、ｌ_jと総称する)、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈が輸液チュー
ブ４を介してパッキングプレート３を押す際に加わる力
をｆ₁〜ｆ₈(以下、ｆ_jと総称する)とする。

【０００８】上記ステッピングモータ１が１回転してパ
ッキングプレート３を押すフィンガが第１フィンガＦ₁
→第２フィンガＦ₂→…→第８フィンガＦ₈と一巡する間
に、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈に加わる力は以下のように求め
られる。

【０００９】(イ) 上記第１フィンガＦ₁が輸液チュー
ブ４を介してパッキングプレート３を押す際に、圧縮ス
プリングＳ₁が圧縮されて反力(ｋ・ｘ₁)が発生する。同
様に、圧縮スプリングＳ₂〜Ｓ₅も圧縮されて夫々に反力
(ｋ・ｘ₂〜ｋ・ｘ₅)が生ずる。また、上記パッキングプレ
ート３はその一端Ａで支えられて、その位置で扉６から
反力Ｒ_Aを受ける。これらの力によって、パッキングプ
レート３は第１フィンガＦ₁との間で輸液チューブ４を
閉塞する。その際に、第１フィンガＦ₁に加わる力ｆ
₁は、反力Ｒ_Aが生じた位置Ａでのモーメントの釣り合い
より、 f₁l₁＝kx₁y₁＋kx₂y₂＋kx₃y₃＋kx₄y₄＋kx₅y₅ …（１） f₁＝(kx₁y₁＋kx₂y₂＋kx₃y₃＋kx₄y₄＋kx₅y₅)/l₁ …（２） また、ｘ₁〜ｘ₅は、 ｘ_i＝ｘ・y_i/l₁ 但しｉ＝１〜５ …（３） で表されるから、式(２)および式(３)より、 f₁＝kx(y₁ ²＋y₂ ²＋y₃ ²＋y₄ ²＋y₅ ²)/l₁ ² …（４） となる。

【００１０】(ロ) 次に、上記パッキングプレート３を
押すフィンガが第１フィンガＦ₁から第２フィンガＦ₂に
移り、式(４)と同様に第２フィンガＦ₂に加わるｆ₂は、 f₂＝kx(y₁ ²＋y₂ ²＋y₃ ²＋y₄ ²＋y₅ ²)/l₂ ² …（５） となる。以下同様に、パッキングプレート３を押すフィ
ンガが第３フィンガＦ₃さらに第４フィンガＦ₅と移動す
ると、各フィンガに加わる力ｆ₃およびｆ₄は夫々、 f₃＝kx(y₁ ²＋y₂ ²＋y₃ ²＋y₄ ²＋y₅ ²)/l₃ ² …（６） f₄＝kx(y₁ ²＋y₂ ²＋y₃ ²＋y₄ ²＋y₅ ²)/l₄ ² …（７） となる。

【００１１】(ハ) 次に、上記パッキングプレート３を
押すフィンガが第４フィンガＦ₄から第５フィンガＦ₅に
移る。その際に、今まで扉６で支えられていたパッキン
グプレート３の一端Ａが扉６から持ち上がり、逆に反対
側の一端Ｂが扉６で支えられるようになる。ここで一端
Ｂでの反力をＲ_Bとすると、その際における第５フィン
ガＦ₅に加わる力ｆ₅は、反力Ｒ_Bが生じた位置Ｂでのモ
ーメントの釣り合いより、 f₅(b-l₅)＝kx₁(b-y₁)＋kx₂(b-y₂)＋kx₃(b-y₃) ＋kx₄(b-y₄)＋kx₅(b-y₅) …（８） f₅＝{kx₁(b-y₁)＋kx₂(b-y₂)＋kx₃(b-y₃) ＋kx₄(b-y₄)＋kx₅(b-y₅)}/(b-l₅) …（９） また、ｘ₁〜ｘ₅は、 ｘ_i＝ｘ・(b-y_i)/(b-l₅) 但しｉ＝１〜５ …（１０） で表されるから、式(９)および式(１０)より、 f₅＝kx{(b-y₁)²＋(b-y₂)²＋(b-y₃)² ＋(b-y₄)²＋(b-y₅)²}/(b-l₅)² …（１１） となる。

【００１２】(ニ) 次に、上記パッキングプレート３を
押すフィンガが第５フィンガＦ₅から第６フィンガＦ₆に
移り、式(１１)と同様に第６フィンガＦ₆に加わる力ｆ₆
は、 f₆＝kx{((b-y₁)²＋(b-y₂)²＋(b-y₃)² ＋(b-y₄)²＋(b-y₅)²}/(b-l₆)² …（１２） となる。以下同様に、パッキングプレート３を押すフィ
ンガが第７フィンガＦ₇さらに第８フィンガＦ₈と移動す
ると、各フィンガに加わる力ｆ₇およびｆ₈は夫々、 f₇＝kx{(b-y₁)²＋(b-y₂)²＋(b-y₃)² ＋(b-y₄)²＋(b-y₅)²}/(b-l₇)² …（１３） f₈＝kx{(b-y₁)²＋(b-y₂)²＋(b-y₃)² ＋(b-y₄)²＋(b-y₅)²}/(b-l₈)² …（１４） となる。

【００１３】(ホ) 次に、上記パッキングプレート３を
押すフィンガが第８フィンガＦ₈から第１フィンガＦ₁に
戻る際に、パッキングプレート３は圧縮スプリングＳ₁
〜Ｓ₅とフィンガＦ₁,Ｆ₈によって押される。つまり、フ
ィンガに加わる力はフィンガＦ₁とフィンガＦ₈とに加わ
ることになる。その際における両フィンガＦ₈,Ｆ₁に加
わる力ｆ₈₁は、力の釣り合いより、 f₈₁＝f₁＋f₈ …（１５） ＝kx₁＋kx₂＋kx₃＋kx₄＋kx₅ …（１６） となる。このとき、上記第８フィンガＦ₈は最も前方へ
出た位置から戻り始め、同時に第１フィンガＦ₁が輸液
チューブ４を押し始める。

【００１４】つまり、上記両フィンガＦ₈,Ｆ₁に加わる
力ｆ₈₁は、先ず式(１４)で表される第８フィンガＦ₈に
加わる力ｆ₈の最大値を呈し、その後力ｆ₈は減少しつつ
力ｆ₁が増加して行き、その両力ｆ₈,ｆ₁の和の力ｆ₈₁は
増加して行く。この力ｆ₈₁の増加は、第８フィンガＦ₈
と第１フィンガＦ₁とが輸液チューブ４を介してパッキ
ングプレート３を押す量が同じになるまで続き、同じに
なったときに最大値となる。

【００１５】このときの力ｆ₈₁は、圧縮スプリングＳ₁
〜Ｓ₅の圧縮量ｘ_iをｘ₈₁とすると、 f_81max＝kx₈₁＋kx₈₁＋kx₈₁kx₈₁＋kx₈₁ …（１７） ＝５kx₈₁ …（１８） となる。この力f_81maxは、この蠕動式輸液ポンプを駆動
する際に生ずる最も大きな力であり、ステッピングモー
タ１はこの最大力f_81maxが生ずる際に最も大きな駆動ト
ルクを必要とするのである。その後、力f₈₁は減少して
行って、最後に式(４)で表される力ｆ₁に等しくなるの
である。

【００１６】図１４に、上記シャフト２の回転角度の変
化(すなわち、最前進位置に在るフィンガＦの変遷)によ
って輸液チューブ４に加えられる力の変化、換言すれ
ば、ステッピングモータ１の回転角度に対する必要最小
トルクＴr1の変化を示す。

【００１７】以上のように、上記ステッピングモータ１
がシャフト２を回転させるのに必要な最小トルクＴr1は
シャフト２の回転角度によって変化する。その場合、ス
テッピングモータ１はこの変化するトルク中における最
大トルクの場合でもシャフト２を回転させる必要があ
る。そこで、図１５に示すように、ステッピングモータ
１には常時上記最大トルクを発生させるに充分な電流を
供給して、一定の駆動トルクＴcによってモータ１を回
転すればよいことなる。ところが、その際には、各フィ
ンガＦ₁〜Ｆ₈がパッキングプレート３を押すのに必要な
力が最大でない場合にも、上記一定の駆動トルクＴcに
よってシャフト２を回転させるので、電流が過剰となっ
て斜線で示した部分に対応する電力の無駄が生ずるので
ある。

【００１８】上述のような無駄を解消するためには種々
の方法が考えられる。例えば、第１の方法では、輸液チ
ューブ４を押圧しているフィンガの位置によって予め輸
液動作の１サイクルを幾つかに分割し、この分割した領
域毎にステッピングモータ１の駆動電流を設定して記憶
しておく。そして、上記シャフト２にエンコーダを取り
付けて、図１６に示すように、センサによって現在輸液
チューブ４を押圧しているフィンガの位置を演算する
(ステップＳ1,ステップＳ2)。その結果、第１フィンガ
Ｆ₁および第８フィンガＦ₈が輸液チューブ４を押圧して
いる場合には第１の駆動電流Ｉ₁を設定し(ステップＳ3,
ステップＳ４)、第４フィンガＦ₄および第５フィンガＦ
₅が輸液チューブ４を押圧している場合には第２の駆動
電流Ｉ₂を設定し(ステップ3,ステップＳ5)、第２フィン
ガＦ₂,第３フィンガＦ₃,第６フィンガＦ₆および第７フ
ィンガＦ₇が輸液チューブ４を押圧している場合には第
３の駆動電流Ｉ₃を設定する(ステップ3,ステップＳ6)。
こうして、検出された１サイクル中におけるフィンガの
位置に応じて、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈の駆動に必要なトル
クをステッピングモータ１に発生させるのである。

【００１９】また、第２の方法では、予め輸液動作の１
サイクルを幾つかに分割し、この分割した領域毎に輸液
ポンプを駆動するのに必要なステッピングモータ１の初
期電流値を記憶手段に記憶しておく。そして、ステッピ
ングモータ１のシャフト２に取り付けられたホトインタ
ラプタによって、現在輸液ポンプが輸液動作の１サイク
ル中におけるどの領域に在るか及びステッピングモータ
１が脱調しているかを検出可能にする。そして、図１７
に従って、制御手段によって輸液動作１サイクル中にお
ける現在の領域を検出し(ステップＳ11〜ステップＳ1
3)、その検出結果に応じた初期電流値をステッピングモ
ータ１に供給する(ステップＳ14)。そして、ステッピン
グモータ１が脱調していなければ供給する電流値を下げ
(ステップＳ15,ステップＳ18〜ステップＳ20)、ステッ
ピングモータ１が脱調していれば供給する電流値を上げ
る(ステップＳ15,ステップＳ16)。

【００２０】その際に、上記輸液動作の１サイクル中に
おけるある領域における電流値が変化すれば、その電流
値を新たに上記記憶手段に記憶する。

【００２１】こうして、上述の動作を繰り返すことによ
って、その検出した輸液動作１サイクル中における領域
に対応して、輸液チューブ４を押しているフィンガが輸
液圧送するのに必要な駆動トルクを賄うに必要充分な電
流をステッピングモータ１に供給するのである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図８に
示す蠕動式輸液ポンプにおいては、パッキングプレート
３とそれを押している圧縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅との構造
により、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈が夫々輸液チューブ４を介
してパッキングプレート３を押す際の反力が異なる。そ
のために、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈に対応した偏心カムＣ₁
〜Ｃ₈を回転させる際の必要最小トルクＴr1も、図１５
に示すように変化する。これに対して、上記ステッピン
グモータ１を常時一定の駆動トルクＴcでシャフト２を
駆動すると、図中斜線で示す領域に対応した電力の無駄
が生ずることになる。

【００２３】そこで、上述のように、予め各フィンガＦ
₁〜Ｆ₈を動作させるのに必要な駆動電流値をブロック単
位で記憶して検出された回転位相に応じた駆動電流値を
読み出してステッピングモータ１の回転を制御したり、
ステッピングモータ１の回転状態を検出しながらステッ
ピングモータ１への供給電流値をブロック単位で制御し
て必要なトルクを得たりするのである。

【００２４】ところが、その場合においても、図１８に
示すように、実際に必要なトルクは各フィンガＦ₁〜Ｆ₈
とパッキングプレート３とで輸液チューブ４を閉塞する
のに必要な最小の力に応じたトルクＴr1で十分であるか
ら、各ブロック内においてこれよりも大きな駆動トルク
Ｔbが発生している場合には電力が無駄であるという問
題がある。

【００２５】そこで、この発明の目的は、輸液チューブ
を閉塞するのに必要最小な一定の力によって各フィンガ
を駆動可能な蠕動式輸液ポンプを提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、モータによって回転されるシャフト
に所定の位相差を有して積層して取り付けられた複数の
偏心カムの夫々に追従する個々のフィンガが一定方向に
前進後退を繰り返し、上記複数のフィンガに押圧面を対
向させて配置されたパッキングプレートの上記押圧面と
上記複数のフィンガの先端の間に配設された輸液チュー
ブを上記複数のフィンガの先端によって順次押し絞り、
上記輸液チューブ内の輸液を圧送する蠕動式輸液ポンプ
において、上記パッキングプレートの押圧面と最前進位
置に在る各フィンガの先端との間の距離を、各フィンガ
が上記輸液チューブを介して上記パッキングプレートの
押圧面を順次押圧した際に夫々のフィンガには必要最小
の同じ力が加わるような距離に成したことを特徴として
いる。

【００２７】また、第２の発明は、第１の発明の蠕動式
輸液ポンプであって、上記複数の偏心カムの夫々および
上記複数のフィンガの夫々は同じ形状を成し、上記パッ
キングプレートは、その押圧面の中央部が窪んでいる形
状に成したことを特徴としている。

【００２８】また、第３の発明は、第１の発明の蠕動式
輸液ポンプであって、上記パッキングプレートの押圧面
は平坦に成し、上記複数のフィンガの夫々は同形状に成
し、上記複数の偏心カムの夫々は、より内側に積層され
る偏心カム程その最大半径が小さくなるように成したこ
とを特徴としている。

【００２９】また、第４の発明は、第１の発明の蠕動式
輸液ポンプであって、上記パッキングプレートの押圧面
は平坦に成し、上記複数の偏心カムの夫々は同形状に成
し、上記複数のフィンガの夫々は、より内側に積層され
るフィンガ程その先端から上記偏心カムへの追従面まで
の距離が短くなるような形状に成したことを特徴として
いる。

【００３０】

【作用】第１の発明では、モータによってシャフトが回
転されて、このシャフトに所定の位相差を有して積層し
て取り付けられた複数の偏心カムが回転される。そうす
ると、上記複数の偏心カムの夫々に追従して個々のフィ
ンガが一定方向に前進後退を繰り返す。こうして、パッ
キングプレートの押圧面と上記複数のフィンガの先端と
の間に配設されている輸液チューブが上記複数のフィン
ガの先端によって順次押し絞られて、上記輸液チューブ
内の輸液が圧送される。

【００３１】その際に、上記パッキングプレートの押圧
面と最前進位置に在る各フィンガの先端との間の距離
は、各フィンガが上記輸液チューブを介して上記パッキ
ングプレートの押圧面を順次押圧した際に夫々のフィン
ガには必要最小の同じ力が加わるような距離に設定され
ている。したがって、上記モータによって、上記必要最
小の同じ力を夫々のフィンガに供給可能な必要最小の一
定のトルクで上記シャフトが回転されて、少ない電力で
上記輸液チューブ内の輸液が圧送される。

【００３２】また、第２の発明では、上記パッキングプ
レートが、その押圧面の中央部が窪んでいる形状に形成
されている。その結果、上記パッキングプレートの押圧
面と最前進位置に在る各フィンガの先端との間の距離
は、各フィンガが上記輸液チューブを介して上記パッキ
ングプレートの押圧面を順次押圧した際に夫々のフィン
ガには必要最小の同じ力が加わるような距離となる。し
たがって、少ない電力で上記輸液チューブ内の輸液が圧
送される。

【００３３】また、第３の発明では、上記複数の偏心カ
ムの夫々は、より内側に積層される偏心カム程その最大
半径が小さくなっている。その結果、上記パッキングプ
レートの押圧面と最前進位置に在る各フィンガの先端と
の間の距離は、各フィンガが上記輸液チューブを介して
上記パッキングプレートの押圧面を順次押圧した際に夫
々のフィンガには必要最小の同じ力が加わるような距離
となる。したがって、少ない電力で上記輸液チューブ内
の輸液が圧送される。

【００３４】また、第４の発明では、上記複数のフィン
ガの夫々は、より内側に積層されるフィンガ程その先端
から上記偏心カムへの追従面までの距離が短くなってい
る。その結果、上記パッキングプレートの押圧面と最前
進位置に在る各フィンガの先端との間の距離は、各フィ
ンガが上記輸液チューブを介して上記パッキングプレー
トの押圧面を順次押圧した際に夫々のフィンガには必要
最小の同じ力が加わるような距離となる。したがって、
少ない電力で上記輸液チューブ内の輸液が圧送される。

【００３５】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１は本実施例の蠕動式輸液ポンプにおける
要部拡大断面図である。また、図２は図１に示す蠕動式
輸液ポンプが設置された静脈注入装置の正面図であり、
図３は図２に示す静脈注入装置の扉を開いて上記蠕動式
輸液ポンプを露呈させた状態の斜視図であり、図４は図
２に示す静脈注入装置の背面図である。

【００３６】本実施例の蠕動式輸液ポンプの説明に入る
に先立って、図２乃至図４に従って上記蠕動式輸液ポン
プが設置されている静脈注入装置について説明する。

【００３７】この静脈注入装置は、２つのポンプヘッド
を有する電気機械的な陽圧蠕動式の静脈注入装置であっ
て指定の輸液セットと共に用いられる。上記静脈注入装
置のＲＡＭ(ランダム・アクセス・メモリ)へ格納するプロ
グラムはキーパネルから入力される。そして、一方のポ
ンプヘッドに係る第２経路の薬液用のプログラムに基づ
いて設定された補助輸液流量から、同一ポンプヘッドに
係る第１経路の薬液用のプログラムに基づいて設定され
る主輸液流量に切り換えることが可能になっている。さ
らに、患者の安全性を高めるために、気泡検出,上流閉
塞検出,下流閉塞検出等の各種警報機能を備えている。

【００３８】図２において、１１は電源スイッチであ
る。この電源スイッチ１１を押すことによって静脈注入
装置の電源が投入され、電源スイッチ１１をもう一度押
すことによって電源が切れる。尚、電源投入時には、自
動的に自己テストが一時的に行われるようなっている。
また、この電源スイッチ１１の入/切とは無関係に、静
脈注入装置が交流電源に接続されている場合には内蔵電
池が充電されるようになっている。

【００３９】警報/警告表示器１２には、本静脈注入装
置に係る総ての警報及び警告が表示される。また、プロ
ミグラミング表示器１３には、主輸液及び補助輸液の夫
々に係るプロミグラミングされた輸液流量および輸液予
定量や実際に輸液された量等の輸液に関する総てのプロ
グラム情報が表示される。尚、上記輸液流量は“ml/時
間"の単位で表示され、輸液予定量および輸液量は“ml"
の単位で表示される。

【００４０】主輸液用キー１４a〜１４cは一つの輸液の
みを実施する場合に操作される。ここで、主輸液用キー
１４aは輸液流量を入力するためのキーであり、主輸液
用キー１４bは輸液予定量を入力するためのキーであ
り、主輸液用キー１４cは蠕動式輸液ポンプを始動する
ためのキーである。上記各主輸液用キー１４a〜１４cに
よる入力は、蠕動式輸液ポンプが停止状態にある場合,
輸液が完了した後および主輸液中モードである場合のみ
に可能になっている。また、補助輸液キー１９a〜１９c
は補助輸液を行う際に操作される。ここで、補助輸液キ
ー１９aは輸液流量を入力するためのキーであり、補助
輸液用キー１９bは輸液予定量を入力するためのキーで
あり、補助輸液用キー１９cは蠕動式輸液ポンプを始動
するためのキーである。上記総ての輸液用の数値データ
は数値キー１５から入力される。また、１６はクリアキ
ーである。

【００４１】停止キー１７は輸液をマニュアルで停止す
る際に押圧される。そして、蠕動式輸液ポンプが停止し
た後蠕動式輸液ポンプに対して２分間何も実施されない
場合には、警告ブザーが鳴るようになっている。その際
に、ブザー停止キー１８が押圧されると、警報/警告音
が２分間だけ一時的に停止する。但し、警報/警告表示
器１２の表示状態はブザー停止キー１８の操作とは独立
している。

【００４２】ランプ２０a〜２０cは静脈注入装置の動作
状態を表示するランプである。このうち、赤色の警報ラ
ンプ２０aは、警報モード中に点滅してオペレータに直
ちに適切な処置が必要であることを視覚的に知らせる。
また、緑色のＬＥＤ(発光ダイオード)で成る輸液中ラン
プ２０bは、輸液中に点灯して蠕動式輸液ポンプが停止
すると消灯する。黄色のＬＥＤで成る警告ランプ２０c
は、警報モード中に点灯して処置が必要な状態であるこ
とを視覚的に知らせる。その際には、警報/警告表示器
１２に警報の原因が表示される。

【００４３】リセットキー２１は、上記蠕動式輸液ポン
プが停止状態にある場合に押圧されると、記憶されてい
る既に輸液された量(主輸液の量と補助輸液の量との和)
の値を“０"にリセットする。また、輸液量キー２２が
押圧されると、既に輸液された量(主輸液の量と補助輸
液の量との和)の値がプログラミング表示器１３に表示
される。そして、その後は登録されている主輸液と補助
輸液の輸液流量および輸液予定量の表示に戻る。バック
ライトキー２３は、蠕動式輸液ポンプが交流電源で動作
中に押圧されると警報/警告表示器１２およびプログラ
ミング表示器１３の背面照明を点灯し、再び押圧される
と消灯する。但し、蠕動式輸液ポンプが内蔵電池で動作
している際には、バックライトキー２３が押圧されてい
る間のみ背面照明が点灯する。

【００４４】緑色のＬＥＤで成る充電中ランプ２５は、
本静脈注入装置が交流電源に接続されている間に点灯し
て、内蔵電池が充電中であることを表示する。上記扉６
は扉ハンドル６aによって開閉される。すなわち、この
扉ハンドル６aを充分に上方の位置まで持ち上げた状態
で手前に引くと扉６が開き、図３の状態となるのであ
る。以下、図３について説明する。

【００４５】図３において、２６は圧力低下センサであ
る。この圧力低下センサ２６は、薬液ビン(薬液バッグ)
と蠕動式輸液ポンプ２７との間に設置された輸液セット
にフィルタ目詰まり等の異常が生じて、輸液セットに圧
力低下が生じたことを検知する。上記蠕動式輸液ポンプ
２７は、後に詳述するような構造を有する指定の輸液セ
ット用に設計された直線蠕動式の輸液ポンプである。圧
力上昇センサ２８は、上記蠕動式輸液ポンプ２７と患者
との間に設置された輸液セットに閉塞等の異常が生じて
輸液チューブ内に圧力上昇が生じたことを検知する。

【００４６】気泡センサ２９は、輸液チューブ内に規定
量以上に発生した気泡を検知する。また、セーフティ・
クランプ３０は、扉６が開かれたときに自動的に輸液チ
ューブを閉塞して輸液の自由流下を防止する。

【００４７】次に、図４に従って本静脈注入装置の裏面
について説明する。図４において、３１は電源コードホ
ルダである。パネルロック・スイッチ３２は、上述の各
種設定条件をロックして、オペレータ以外の人が不用意
に各操作キーやスイッチに触れても蠕動式輸液ポンプ２
７の動作が不測に変更されることを回避する。ヒューズ
ホルダ３３には、指定されたタイムラグ式のヒューズが
内蔵される。

【００４８】その他、３４は警報ブザーの音量調整つま
み、３５は電源コード用プラグ、３６は電池部、３７は
スタンド用ポールクランプ、３８はナースセンターで監
視する際に使用するナースコールコネクタ部、３９は上
記ブザーである。

【００４９】図５は上記静脈注入装置の制御系を示すブ
ロック図である。但し、既に図２乃至図４において説明
した各構成要素の詳細については省略し、その他主なも
のに付いて簡単に説明する。

【００５０】ＲＯＭ(リード・オンリ・メモリ)４１には本
静脈注入装置の制御プログラムが格納される。また、Ｒ
ＡＭ４２には、キーパネル４４から入力された主輸液お
よび補助輸液に係るプログラムが格納される。モータ駆
動回路４５,ステッピングモータ１およびモータ回転位
相検出回路４７は、何れも蠕動式輸液ポンプ２７の動作
を制御する。ＣＰＵ(中央演算処理装置)４０は、ＲＯＭ
４１に格納された制御プログラムに従って上述の各機器
を制御し、種々の静脈注入処理動作を実行する。

【００５１】次に、本実施例に係る最も重要な構成であ
る上記蠕動式輸液ポンプ２７について説明する。本実施
例における蠕動式輸液ポンプ２７の基本的構造は、図８
に示す従来の蠕動式輸液ポンプの構造と大略同じ構造を
有している。したがって、その基本的構造および動作に
ついての詳細な説明は省略する。また、本実施例の説明
においては、必要に応じて図８で用いられている符号お
よび番号を用いる。

【００５２】各フィンガＦ₁〜Ｆ₈は、ステッピングモー
タ１の回転に伴って上述のように前進と後退とを繰り返
し、輸液チューブを介してパッキングプレートを押す。
その際に、圧縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅が圧縮されることに
よって得られるパッキングプレートからの反力ｆ₁〜ｆ₈
と上記各フィンガＦ₁〜Ｆ₈がパッキングプレートを押す
力とによって、輸液チューブ４を閉塞する。そして、こ
の動作を第１フィンガＦ₁から順に第８フィンガＦ₈まで
繰り返すことによって、輸液チューブを順次押し絞って
輸液を行うのである。

【００５３】その際に、従来の蠕動式輸液ポンプのよう
に、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈が夫々の位置でパッキングプレ
ートを同じ距離ｘだけ押せば、図１４に示すように、第
１フィンガＦ₁および第８フィンガＦ₈の必要トルクは大
きく、第２フィンガＦ₂,第３フィンガＦ₃,第６フィンガ
Ｆ₆および第７フィンガＦ₇の必要トルクは小さく、第４
フィンガＦ₄および第５フィンガＦ₅の必要トルクはやや
大きくなるのである。上記第８フィンガＦ₈が輸液チュ
ーブ４の閉塞から開放へ移行する際には、下流側からの
圧力によって逆流が起こらないように第１フィンガＦ₁
は既に閉塞を終了しておく必要がある。その結果、第１
フィンガＦ₁と第８フィンガＦ₈とが同時に輸液チューブ
４を閉塞しているために、第１フィンガＦ₁と第８フィ
ンガＦ₈の場合には他の場合に比べて約２倍の力を必要
とするのである。

【００５４】図１は上記蠕動式輸液ポンプ２７の要部拡
大断面図である。本実施例における特徴は、ステッピン
グモータ１によってシャフト２が駆動されて各偏心カム
Ｃ₁〜Ｃ₈が所定の位相差で回転した際に、第２フィンガ
Ｆ₂から第７フィンガＦ₇までの各フィンガによって輸液
チューブを閉塞する際に必要な最小の力を同じにするの
である。そのために、本実施例においては、パッキング
プレート５１の押圧面５２の中央部を窪ませている。

【００５５】こうすることによって、従来では全フィン
ガＦ₁〜Ｆ₈について同じ値であった各フィンガＦ₁〜Ｆ₈
がパッキングプレートに接触してから押し切るまでの移
動量ｘが、パッキングプレート５１の窪みの形状に応じ
て各フィンガＦ₁〜Ｆ₈毎に異なる。その結果、上述の式
(３)によって求まる各圧縮スプリングＳ₁〜Ｓ₅の変位量
ｘ₁〜ｘ₅もパッキングプレート５１の窪みの形状に応じ
て減少して、上述した式(４)〜式(７),式(１１)〜式(１
４)中における各項(x・y_i/l_j)が小さくなるのである。こ
うして、各フィンガＦ₂〜Ｆ₇に加わる力ｆ₂〜ｆ₇の夫々
がパッキングプレート５１の窪みの形状に応じて小さく
なって、各フィンガＦ₂〜Ｆ₇がパッキングプレート５１
を押すのに必要な最小の力がほぼ同じになるのである。

【００５６】図６は、上記パッキングプレート５１を使
用した本実施例の蠕動式輸液ポンプ２７におけるステッ
ピングモータ１の必要最小トルクＴr2を、従来のパッキ
ングプレート３を使用した蠕動式輸液ポンプにおけるス
テッピングモータ１の必要最小トルクＴr1と比較して示
す。図６により、第３フィンガＦ₃の動作時点から第６
フィンガＦ₆の動作時点までの斜線で示した領域のトル
クが改善されていることが分かる。したがって、本実施
例によれば、蠕動式輸液ポンプ２７を駆動するのに必要
な電力を少なくできる。

【００５７】さらに、本実施例においては、上述のよう
に、第３フィンガＦ₃の動作時点から第６フィンガＦ₆の
動作時点までの必要最小トルクＴr2がフラットになって
いる。したがって、図７に示すように、ステッピングモ
ータ１の駆動トルクＴmを第１フィンガＦ₁および第８フ
ィンガＦ₈が動作する期間における高トルクと各フィン
ガＦ₂〜Ｆ₇が動作する期間における低トルクとの２段に
設定すればよい。そして、各フィンガＦ₂〜Ｆ₇が動作す
る期間における必要最小トルクＴr1はフラットであるた
めにその期間における駆動トルクＴmを必要最小トルク
Ｔr1にほぼ等しくして、電力の無駄を少なくできるので
ある。

【００５８】このように、本実施例においては、上記パ
ッキングプレート５１の押圧面５２の中央部を窪ませて
いるので、各フィンガＦ₂〜Ｆ₇が輸液チューブ４を介し
てパッキングプレート５１を押す際に各フィンガＦ₂〜
Ｆ₇に加わる力ｆ₂〜ｆ₇を、輸液チューブ４を閉塞する
のに必要最小限の一定の力にできる。その結果、各フィ
ンガＦ₂〜Ｆ₇を駆動する際に、ステッピングモータ１は
一定の必要最小限の駆動トルクでシャフト２を回転すれ
ばよい。したがって、本実施例によれば、従来の蠕動式
輸液ポンプに対するより簡単な変更で消費電力の大幅な
減少を図ることができる。

【００５９】上記実施例においては、パッキングプレー
ト５１の押圧面５２の中央部を窪ませることによって各
フィンガＦ₂〜Ｆ₇に加わる力ｆ₂〜ｆ₇を一定にしてい
る。しかしながら、この発明はこれに限定されるもので
はなく、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈における先端から偏心カム
Ｃ₁〜Ｃ₈への追従面までの長さを上記パッキングプレー
ト５１の押圧面５２の対応する箇所の窪み量と同じ量だ
け短くしてもよい。あるいは、各フィンガＦ₁〜Ｆ₈にお
ける最前進時の先端位置が上記パッキングプレート５１
の押圧面５２の対応する箇所の窪み量と同じ量だけ後退
した位置になるように各偏心カムＣ₁〜Ｃ₈の形状を変更
してもよい。要は、上記パキングプレートの押圧面と最
前進位置に在る各フィンガの先端との間の距離が、各フ
ィンガが輸液チューブ４を介してパキングプレートの押
圧面を順次押圧した際に夫々のフィンガには必要最小の
同じ力が加わるような距離になればよいのである。

【００６０】また、上記実施例においては、上記フィン
ガの数を８個とし、圧縮スプリングの数を５個とし、各
偏心カムを４５度ずつずらしてシャフトに取り付けてい
る。しかしながら、この発明はこれに限定されるもので
はなく、適宜に設定しても構わない。

【００６１】

【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
蠕動式輸液ポンプは、モータによって駆動されて一定方
向に前進後退を繰り返す複数のフィンガに対向して配置
されたパッキングプレートの押圧面と最前進位置に在る
各フィンガの先端との間の距離を、各フィンガが輸液チ
ューブを介して上記パッキングプレートの押圧面を順次
押圧した際に夫々のフィンガには必要最小の同じ力が加
わるような距離に成したので、上記輸液チューブを閉塞
するのに必要最小な一定の力によって各フィンガを駆動
できる。したがって、この発明によれば、上記モータの
駆動トルクを必要最小のフラットなトルクに設定して、
消費電力を減少し且つ電力の無駄を少なくできる。

【００６２】また、第２の発明の蠕動式輸液ポンプは、
上記パッキングプレートをその押圧面の中央部が窪んで
いる形状に成したので、上記パッキングプレートの押圧
面と最前進位置に在る各フィンガの先端との間の距離
は、各フィンガが上記輸液チューブを介して上記パッキ
ングプレートの押圧面を順次押圧した際に夫々のフィン
ガには必要最小の同じ力が加わるような距離になる。し
たがって、上記輸液チューブを閉塞するのに必要最小な
一定の力によって各フィンガを駆動できる。

【００６３】また、第３の発明の蠕動式輸液ポンプは、
上記複数の偏心カムの夫々を、より内側に積層される偏
心カム程その最大半径が小さくなるように成したので、
上記パッキングプレートの押圧面と最前進位置に在る各
フィンガの先端との間の距離は、各フィンガが上記輸液
チューブを介して上記パッキングプレートの押圧面を順
次押圧した際に夫々のフィンガには必要最小の同じ力が
加わるような距離になる。したがって、上記輸液チュー
ブを閉塞するのに必要最小な一定の力によって各フィン
ガを駆動できる。

【００６４】また、第４の発明の蠕動式輸液ポンプは、
上記複数のフィンガの夫々を、より内側に積層されるフ
ィンガ程その先端から上記偏心カムへの追従面までの距
離が短くなるように成したので、上記パッキングプレー
トの押圧面と最前進位置に在る各フィンガの先端との間
の距離は、各フィンガが上記輸液チューブを介して上記
パッキングプレートの押圧面を順次押圧した際に夫々の
フィンガには必要最小の同じ力が加わるような距離にな
る。したがって、上記輸液チューブを閉塞するのに必要
最小な一定の力によって各フィンガを駆動できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の蠕動式輸液ポンプにおける要部拡大
断面図である。

【図２】図１に係る蠕動式輸液ポンプが設置された静脈
注入装置の正面図である。

【図３】図２に示す静脈注入装置の部分斜視図である。

【図４】図２に示す静脈注入装置の背面図である。

【図５】図２に示す静脈注入装置における制御系のブロ
ック図である。

【図６】図１に示す蠕動式輸液ポンプにおけるステッピ
ングモータの必要最小トルクを示す図である。

【図７】図１に示す蠕動式輸液ポンプにおけるステッピ
ングモータの駆動トルクの一例を示す図である。

【図８】従来の蠕動式輸液ポンプの断面図である。

【図９】１組の偏心カムとフィンガの動作の説明図であ
る。

【図１０】図８に示す各偏心カムの取り付け方法の説明
図である。

【図１１】蠕動式輸液ポンプによる輸液送り出し動作の
説明図である。

【図１２】図８に示す蠕動式輸液ポンプの要部寸法を示
す図である。

【図１３】図１２に示す蠕動式輸液ポンプの力学系を示
す図である。

【図１４】図１２に示す蠕動式輸液ポンプにおけるステ
ッピングモータの必要最小トルクを示す図である。

【図１５】図１２に示す蠕動式輸液ポンプにおけるステ
ッピングモータを一定の駆動トルクで駆動する場合の説
明図である。

【図１６】図１２に示す蠕動式輸液ポンプにおけるステ
ッピングモータを駆動する際の電力無駄を少なくする例
のフローチャートである。

【図１７】図１６とは異なる例のフローチャートであ
る。

【図１８】ステッピングモータの駆動トルクを回転位相
のブロック毎に一定に設定する場合の説明図である。

【符号の説明】

１…ステッピングモータ、 ２…シャフト、４
…輸液チューブ、 ６…扉、２７…蠕動
式輸液ポンプ、 ５１…パッキングプレート、
５２…押圧面、 Ｃ₁〜Ｃ₈…偏心カ
ム、Ｆ₁〜Ｆ₈…フィンガ、 Ｓ₁〜Ｓ₅…圧
縮スプリング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって回転されるシャフトに所
   定の位相差を有して積層して取り付けられた複数の偏心
   カムの夫々に追従する個々のフィンガが一定方向に前進
   後退を繰り返し、上記複数のフィンガに押圧面を対向さ
   せて配置されたパッキングプレートの上記押圧面と上記
   複数のフィンガの先端との間に配設された輸液チューブ
   を上記複数のフィンガの先端によって順次押し絞り、上
   記輸液チューブ内の輸液を圧送する蠕動式輸液ポンプに
   おいて、 上記パッキングプレートの押圧面と最前進位置に在る各
   フィンガの先端との間の距離を、各フィンガが上記輸液
   チューブを介して上記パッキングプレートの押圧面を順
   次押圧した際に夫々のフィンガには必要最小の同じ力が
   加わるような距離に成したことを特徴とする蠕動式輸液
   ポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蠕動式輸液ポンプであ
   って、 上記複数の偏心カムの夫々及び上記複数のフィンガの夫
   々は同じ形状を成し、 上記パッキングプレートは、その押圧面の中央部が窪ん
   でいる形状に成したことを特徴とする蠕動式輸液ポン
   プ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の蠕動式輸液ポンプであ
   って、 上記パッキングプレートの押圧面は平坦に成し、 上記複数のフィンガの夫々は同じ形状を成し、 上記複数の偏心カムの夫々は、より内側に積層される偏
   心カム程その最大半径が小さくなるように成したことを
   特徴とする蠕動式輸液ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の蠕動式輸液ポンプであ
   って、 上記パッキングプレートの押圧面は平坦に成し、 上記複数の偏心カムの夫々は同じ形状を成し、 上記複数のフィンガの夫々は、より内側に積層されるフ
   ィンガ程その先端から上記偏心カムへの追従面までの距
   離が短くなるように成したことを特徴とする蠕動式輸液
   ポンプ。